用于电能表测试的射频试验测试系统的制作方法
【专利摘要】用于电能表测试的射频试验测试系统，属于电力应用领域，其结构包括控制测试系统运行的测试主机和为被检电能表提供测试环境的电波暗室，所述测试主机的网口与路由器相连，所述路由器的网口分别与信号发生器、EMI测试接收机和电能表检定装置的网口相连；在所述电波暗室内设有天线，所述天线包括发射天线和接收天线，所述信号发生器与所述发射天线相连接实现信号输出，所述EMI测试接收机与所述接收天线相连接实现对接收信号的分析；所述电能表检定装置为被检电能表提供工作参比条件并实现电能表性能测试。本实用新型能实时收集并分析监测数据，测试功能方便快捷，大幅降低了运检成本和检测时间，数值的精确程度得到有效保障。
【专利说明】
用于电能表测试的射频试验测试系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及智能化电能表的射频电磁场试验测试，具体地说是一种用于电能表测试的射频试验测试系统，属于电力应用领域。
【背景技术】
[0002]电力系统中供电网络密集，电磁环境复杂，开关操作、强电场、运行方式、工频磁场和雷电冲击乃至故障等外界因素都会促使整个系统产生大量的电磁干扰现象，导致电力系统供电网络中的仪器仪表精度、性能等指标受到影响而不能正常运作，如微机继电保护装置误动作、电能表失压、测控装置传送数据错误和励磁调节器失控事故等。
[0003]在电能表全性能和抽样验收试验中电能表射频试验，如射频电磁场抗扰度试验和无线电干扰抑制试验是考核电能表质量的关键测试项目。电能表射频电磁场抗扰度试验和无线电干扰抑制试验测试中的抗扰度测试是考核电能表在电磁干扰作用下误差是否能符合标准规定的要求及电能表电量在强电磁场作用下是否会发生改变的情况。但是，目前的辐射电磁场试验和电能表检定装置是两套单独系统，从系统构架来说，现有射频电磁场试验系统和电能表检定系统两者独立且射频电磁场抗扰度是扫频试验，操作人员无法手动准确的同时记录频点和误差数据。而且其测试功能单一，一旦出现错误全部试验必须重新开始，严重降低效率。还存在天线及被测电能表的方向不便调节，电波暗室闲置时不便拆除、导致资源浪费等问题。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种多功能、实时、可靠的适用于电能表射频电磁场抗扰度试验和无线电干扰抑制试验的射频试验测试系统，该系统充分利用电能表检定装置的多功能性，可完成电能表多种不同状态下的试验项目。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是:用于电能表测试的射频试验测试系统，包括控制测试系统运行的测试主机和为被检电能表提供测试环境的电波暗室，所述测试主机的网口与路由器相连，所述路由器的网口分别与信号发生器、EMI测试接收机和电能表检定装置的网口相连;所述的电波暗室包括屏蔽室和吸波材料，所述屏蔽室包括屏蔽壳体和屏蔽门，所述屏蔽壳体为拼装式结构;在所述电波暗室内设有天线，所述天线包括发射天线和接收天线，所述信号发生器与所述发射天线相连接实现信号输出，所述EMI测试接收机与所述接收天线相连接实现对接收信号的分析;所述电能表检定装置为被检电能表提供工作参比条件并实现电能表性能测试。
[0006]为便于调整天线和被检电能表的方向，进一步的技术方案为:所述的电波暗室内设有用于安装天线的天线塔和用于承载被检电能表的转台，所述的天线塔设有转动部，所述天线安装在所述转动部，所述转台的上表面设有电能表固定装置;所述天线塔和所述转台均通过转台天线塔控制器进行控制，所述转台天线塔控制器的网口与所述路由器的网口相连。
[0007]所述的天线塔包括一底座，底座内设有驱动装置，所述驱动装置的输出轴连接所述转动部。
[0008]为提高天线发射的电磁信号的场强，进一步的技术方案为:在所述信号发生器和所述天线之间设有射频开关和功率放大器，所述射频开关的网口与所述路由器的网口相连，所述信号发生器的输出端口与所述射频开关相连，所述射频开关由所述测试主机进行控制并将所述信号发生器的输出信号送入所述功率放大器，所述功率放大器的输出端口连接所述发射天线实现信号输出。
[0009]为了保证进入EMI测试接收机的信号的有效性，进一步的技术方案为:在所述EMI测试接收机和所述天线之间设有射频开关及阻带滤波器，所述射频开关及阻带滤波器的网口与所述路由器的网口相连，所述接收天线接收到的信号经过所述射频开关及阻带滤波器输入给所述EMI测试接收机。
[0010]进一步的技术方案为:所述电能表检定装置上连接有滤波器，所述电能表检定装置通过所述滤波器连接被检电能表。滤波器能够把不需要的波滤除，便于电能表检定装置对被检电能表提供工作参比条件并实现智能电能表相关性能测试。
[0011]为使测试系统的结构更加紧凑，进一步的技术方案为:所述的天线为将发射天线和接收天线集成在一起的收发天线。
[0012]为便于人们实时了解场强是否满足试验要求，进一步的技术方案为:所述的电波暗室内设有场强探头实时检测场强大小。
[0013]进一步的技术方案为:所述的测试主机为电脑。
[0014]进一步的技术方案为:所述的电能表固定装置为弹性夹片、移动夹板、压片或者压板。
[0015]本实用新型利用网络通信及接口技术，包括但不限于以太网、RS232接口、GPIB总线、CAN总线、RS485接口、USB接口，通过所述路由器实现所述测试主机、电能表检定装置及射频电磁场试验测试装置之间的数据交互及协议转换，通过所述测试主机完成测试及数据交互控制。
[0016]本实用新型的有益效果是:
[0017]1、通过路由器实现信号发生器、EMI测试接收机等试验装置和电能表检定装置之间的数据通信，自动化程度高，能够自动完成电能表在射频电磁场抗扰度试验和无线电干扰抑制试验中的测试，降低工作人员的工作量。
[0018]2、可配合现有电能表检定装置，实现了射频电磁场抗扰度试验测试与电能表检定的功能集成，完成电能表射频电磁场抗扰度试验的自动化测试，实现了扫频与误差的同步记录，解决人工集成操作存在的诸多问题，提高了测试结果的精确度与可信度，降低了运检成本，大幅节约了检测及问题定位的时间，提高了工作效率。
[0019]3、电波暗室的屏蔽壳体为拼装式结构，使用时能够快速的装配，闲置时可以拆除，装拆方便，使用灵活。
[0020]4、该系统能构建无线公网并搭建有载波通信系统，在电波暗室内可实现对无线模块电能表在无线通信状态下无线电骚扰限值的试验测试，能对载波电能表在抄表状态下的无线电骚扰限值进行测试。
[0021]5、天线塔和转台的设置使得天线和被检电能表方向的调节十分方便，实现自动化调节，转台上设置的电能表固定装置能固定被检电能表的位置，增加被检电能表的稳定性， 提高测试结果的准确度。【附图说明】
[0022]图1为本实用新型实施例的结构示意图；[〇〇23]图2为本实用新型实施例的工作原理图；[〇〇24]图3为本实用新型进行试验时的工作原理框图；
[0025]图4为本实用新型射频电磁场抗扰度10V/m的测试原理图。
[0026]图中:1_测试主机，2-路由器，3-信号发生器，4-EMI测试接收机，5-转台天线塔控制器，6-电能表检定装置，7-被检电能表，8-天线，9-电波暗室，10-转台，11-天线塔，12-射频开关，13-射频开关及阻带滤波器，14-功率放大器，15-滤波器。【具体实施方式】
[0027]下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步的描述:
[0028]如图1所示，用于电能表测试的射频试验测试系统，包括测试主机1、电能表检定装置6、电能表射频电磁场抗扰度和无线电干扰抑制试验装置以及实现上述三者之间数据通信的路由器2,还包括为被检电能表提供测试环境的电波暗室9。所述的电波暗室9包括屏蔽室和吸波材料，所述屏蔽室包括屏蔽壳体和屏蔽门，所述屏蔽壳体为拼装式结构。
[0029]测试主机1由装有电能表射频电磁场抗扰度试验和无线电干扰抑制试验的测试系统的电脑构成，射频电磁场抗扰度试验和无线电干扰抑制试验均为本领域的技术人员已掌握试验方法的试验，因此该测试系统采用现有的测试系统即可；电能表射频电磁场抗扰度和无线电干扰抑制试验装置由信号发生器3、EMI测试接收机4、射频开关12、射频开关及阻带滤波器13、功率放大器14和天线8等构成。
[0030]所述的电波暗室9内设有用于安装天线8的天线塔11和用于承载被检电能表7的转台10,所述天线塔11和所述转台10均通过转台天线塔控制器5进行控制，所述转台天线塔控制器5的网口与所述路由器2的网口相连。
[0031]所述的天线塔11设有转动部，所述天线安装在所述转动部，所述的天线塔11包括一底座，底座内设有驱动装置，所述驱动装置的输出轴连接所述转动部，驱动装置可采用伺服电机。所述转台10的上表面设有固定电能表的弹性夹片。
[0032]所述天线8包括发射天线和接收天线，天线8为将发射天线和接收天线集成在一起的收发天线，所述信号发生器3与所述发射天线相连接实现信号输出，所述EMI测试接收机4 与所述接收天线相连接实现对接收信号的分析。
[0033]如图2所示，当为射频电磁场抗扰度试验时，测试主机1的网口与路由器2相连，路由器2的网口分别与信号发生器3的网口、EMI测试接收机4的网口、转台天线塔控制器5的网口、电能表检定装置6的网口、射频开关12的网口和射频开关及阻带滤波器13的网口相连。 信号发生器3的输出端口与射频开关12相连，经过由测试主机控制的射频开关12的切换将输出信号送入对应的功率放大器14，功率放大器14的输出端口最终连接天线8的发射天线， 实现信号输出，最终达到所需场强要求。[〇〇34]当为无线电干扰抑制试验时，天线8的接收天线将接收到的信号输入给射频开关及阻带滤波器13,射频开关及阻带滤波器13将接收信号输入给EMI测试接收机4，EMI测试接收机4通过路由器2由测试主机1操控，实现对接收信号的分析。测试主机1通过路由器2给转台天线塔控制器5发送命令，转台天线塔控制器5通过光纤信号分别控制转台10和天线塔 11，实现转台与天线塔的自动运行。电能表检定装置6通过相应滤波器15对被检电能表7提供工作参比条件并实现智能电能表相关性能测试。[〇〇35] 如图3所示为本实用新型试验进行的工作原理框图，试验开始时测试主机1通过路由器2发送通信接口指令访问并检测各试验装置状态是否可控，如果不可控进行报警提示， 试验人员对报警设备进行核查，确认无误后关闭报警提示，测试主机1再次检测设备状态， 设备全部受控后可进入试验设定。
[0036]对于射频电磁场抗扰度试验，通过远程指令控制测试设备发送指定频点、指定波形、指定强度、指定极化方向、指定驻留时间的干扰信号，对被测电能表指定接口或指定方位进行干扰。在电能表检定装置6对电能表施加指定条件(包括参比条件和各种特定条件) 的情况下，开展l〇V/m和30V/m的测试。试验可通过场强探头实时检测实际发射的场强大小， 如果因特殊原因导致实际检测场强不满足要求，需重新规范实验室条件，满足后方可开始实试验。
[0037]对10V/m场强试验，由测试主机1根据校准文件对信号发生器3进行控制使之在全频率范围发射l〇V/m场强信号，10V/m场强信号通过射频开关12输入到对应的功率放大器 14,功率放大器14将放大后的信号输入发射天线，最终实现电波暗室内10V/m的场强环境， 测试过程同步读取并记录电能表误差值，试验完成后对结果判定并出具检定报告。对30V/m 场强试验，电能表检定装置6先读取被检电能表7试验前的电量并存储，然后对被检电能表7 只施加参比电压情况下开展30V/m场强试验(过程与10V/m相似)，射频场试验结束后由电能表检定装置6读取被检电能表7试验后的电量，并与试验前的电量相比较，依据相关标准要求对试验结果判定。
[0038]对于无线电干扰抑制试验，由电能表检定装置6和无线综测仪给不同规格电能表提供工作环境，由测试主机1控制转台天线塔控制器5,实现试验测试过程中转台10与天线塔11的配合运动，测试主机1对EMI测试接收机4进行控制，实现自动化测试，并绘制测试曲线。试验开始转台10与天线塔11运动范围较大，在大范围内寻找可能的最大辐射发射频点； 之后测试主机控制转台10与天线塔11运动范围较小，对找到的多个可能的最大辐射发射频点进行小范围精确扫描，测试最大辐射发射值与准确频点值，最后生成检测报告。如果测试人员对自动测试结果存在疑问时也可进入手动模式，此时需手动选取辐射发射最大的几个频点，然后进入自动扫频测试。[〇〇39]图4所示为本实用新型射频电磁场抗扰度10V/m测试原理图，测试主机控制试验环境达到10V/m，同时通过接口指令在每一个测试频点驻留时间内远程读取电能表检测装置上的误差数据记录，取此测试频点驻留时间内的误差最大值作为此点误差读数并与测试频点同步记录。
[0040]如果因设置校验圈数过多导致电能表误差计算时间大于测试频点驻留时间或其他特殊原因导致的在设定驻留时间内没有读取到对应的电能表误差值的情况，系统自动延长驻留时间直到读取误差，当时间超过最大允许时间限制值时提示报警信息，技术人员可对相关设备及线路进行检查。
[0041]下一个测试频点重复这一步骤直至测试完成。测试完成后根据测试中保存的数据绘制测试结果曲线(包括测试频点、误差数据和误差限)，并且自动标定低于标准要求的误差点，给出相应的误差值。测试人员可以根据测试结果曲线以及标定的误差点数据清晰的了解到误差产生的位置、干扰信号特征和误差的严重性，从而分析出误差产生的原因。测试结果合并保存在文件中，测试人员可以随时调出以前的测试结果用于同改进设计以后的测试结果进行分析和对比，快速判断改进效果，也实现测试原始数据的记录与保存。
[0042]实施本实用新型系统，利用网络同步技术，实现了无线电干扰抑制试验和射频电磁场抗扰度试验与电能表误差的同步记录以及多功能射频电磁场试验自动化测试的功能集成，能实时收集并分析监测数据，测试功能方便快捷，大幅降低了运检成本和检测时间， 数值的精确程度得到有效保障。
[0043]本实用新型中转台10上的电能表固定装置不限于实施例所述的夹片，还可以采用夹板、压片或者压板等。
[0044]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不是本实用新型的全部实施例， 不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、 改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。[〇〇45]除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术，为突出本实用新型的创新特点，上述技术特征在此不再赘述。
【主权项】
1.用于电能表测试的射频试验测试系统，其特征是，包括控制测试系统运行的测试主机和为被检电能表提供测试环境的电波暗室，所述测试主机的网口与路由器相连，所述路由器的网口分别与信号发生器、EMI测试接收机和电能表检定装置的网口相连； 所述的电波暗室包括屏蔽室和吸波材料，所述屏蔽室包括屏蔽壳体和屏蔽门，所述屏蔽 壳体为拼装式结构;所述的电波暗室内设有用于安装天线的天线塔和用于承载被检电能表的转台，所述的天线塔设有转动部，在所述电波暗室内设有天线，所述的天线为将发射天线和接收天线集成在一起的收发天线，所述天线安装在所述转动部，所述转台的上表面设有电能表固定装置;所述的电能表固定装置为弹性夹片、移动夹板、压片或者压板;所述天线塔和所述转台均通过转台天线塔控制器进行控制，所述转台天线塔控制器的网口与所述路由器的网口相连； 所述信号发生器与所述发射天线相连接实现信号输出，所述EMI测试接收机与所述接收天线连接实现对接收信号的分析;所述电能表检定装置为被检电能表提供工作参比条件并实现电能表性能测试。2.根据权利要求1所述的用于电能表测试的射频试验测试系统，其特征是，所述的天线塔包括一底座，底座内设有驱动装置，所述驱动装置的输出轴连接所述转动部。3.根据权利要求1所述的用于电能表测试的射频试验测试系统，其特征是，在所述信号发生器和所述天线之间设有射频开关和功率放大器，所述射频开关的网口与所述路由器的网口相连，所述信号发生器的输出端口与所述射频开关相连，所述射频开关由所述测试主机进行控制并将所述信号发生器的输出信号送入所述功率放大器，所述功率放大器的输出端口连接所述发射天线实现信号输出。4.根据权利要求1所述的用于电能表测试的射频试验测试系统，其特征是，在所述EMI测试接收机和所述天线之间设有射频开关及阻带滤波器，所述射频开关及阻带滤波器的网口与所述路由器的网口相连，所述接收天线接收到的信号经过所述射频开关及阻带滤波器输入给所述EMI测试接收机。5.根据权利要求1所述的用于电能表测试的射频试验测试系统，其特征是，所述电能表检定装置上连接有滤波器，所述电能表检定装置通过所述滤波器连接被检电能表。6.根据权利要求1所述的用于电能表测试的射频试验测试系统，其特征是，所述的电波暗室内设有场强探头实时检测场强大小。7.根据权利要求1所述的用于电能表测试的射频试验测试系统，其特征是，所述的测试主机为电脑。
【文档编号】G01R35/04GK205620533SQ201620168216
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月4日
【发明人】王平欣, 李琮琮, 张志 , 杜艳, 陈祉如, 代燕杰, 杨杰, 李霖, 于超
【申请人】国网山东省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司